2020 Fiscal Year Research-status Report
城郭築石構造物の災害レジリエンス向上のための力学的安定性の定量的評価手法の提案
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20K05030
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
杉本 知史 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60404240)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石塚 洋一 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50284708)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 城郭石垣 / 築石構造物 / 変状計測 / 遠隔モニタリング / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、城郭の築石構造物の変状観測のための遠隔モニタリングシステムの開発・運用と，個別要素法に基づく石垣モデルの数値シミュレーションにより，これらの構造物の静的・動的安定性に関するメカニズムを明らかにすることを目的としている。
2020年度の計画は、①城郭石垣の変状の進行に関する現地調査、②無線センサ多点計測ネットワークによる変状モニタリングシステムの開発、③個別要素法解析による城郭石垣の変形に関する数値解析を行うこととしていた。
①については、熊本城において、地震により生じた石垣の変状の程度について、レーザー距離計を用いた計測を行うことにより、特にモニタリングを行うべき箇所を抽出することを目的としている。
②については、先行研究で開発した斜面災害向けの無線センサネットワークシステムを援用し、豪雨や地震により変状が生じた不安定石垣の動態観測を遠隔で行えるシステムの開発を行うことを目的としている。
③については、城郭石垣の力学的安定性を明らかにするため、石垣を含む築石構造物のモデル化と、これに関する数値シミュレーションを個別要素法により行うことを目的としている。また、今後約20年を要するとされる変状石垣の修復において、積み直しの要否や優先順位の判断、修復時の現代工法による補強の工学的効果を、定量的に評価する手法の提案を目指す。
以上、3点について2020年度実施することで、次年度以降の研究計画遂行につなげるものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度の計画は、①城郭石垣の変状の進行に関する現地調査、②無線センサ多点計測ネットワークによる変状モニタリングシステムの開発、③個別要素法解析による城郭石垣の変形に関する数値解析を行うこととしていた。
①については、携帯型レーザー距離計を用いた変状が生じた石垣表面形状の計測を、熊本城内にて計53測線について行い、過去に同地点で計測した結果との比較や、同一石垣面内における変状量の大小の比較により、定量的な変状度の分析を行った。
②については、傾斜センサ付き通信モジュールを子機とした無線センサネットワークシステムを製作し、親機とともに熊本城内の変状が顕著にみられる5か所において、先行的に設置、計測を開始した。初期トラブルなどが生じているため、現在、鋭意改善に取り組んでおり、来年度以降安定したデータ取得を実現する見込みである。
③については、当初3次元個別要素法解析を実施する予定であったが、申請研究費に対する交付額の減額に伴い、解析ソフトウェアの購入ができなかったため、現有の2次元個別要素法解析ソフトウェアを用いて、築石構造物のモデル化や材料パラメータ決定のための試行計算を行っている状況にある。
以上の状況から、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ、当初の研究計画について予定通り実施するが、以下の通り状況の変化に応じて、一部変更することとする。
・個別要素法による築石構造物の数値シミュレーションについては、計画では3次元モデル実施する予定であったが、上記の通り交付額が申請額から減額されたため新規のソフトウェア購入ができなかったことから、今後は現有のソフトウェアにより2次元モデルで計算を実施することとする。その代わり、シミュレーション結果の妥当性を検証するため、現有の中型遠心力載荷装置を用いた模型実験を実施する予定である。
・研究計画では、熊本城に加え、香川県の丸亀城を研究対象とすることとしていたが、新型コロナウィルス感染の状況が改善されない中、次年度も現地での調査や計測機器の設置のための地域間移動が難しいことから、長崎県から近隣の対象に変更することを検討している。代替の対象が選定できない場合は、熊本城のみを対象として研究を遂行する。
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| Causes of Carryover |
申請額に対し交付額が減額されたことに伴い、計画で購入予定であった3次元個別要素法解析ソフトウェアを購入できなかったため、2020年度の使用額に差額が生じた。研究計画の変更の点で述べた通り、現有の2次元解析ソフトウェアを利用したシミュレーションを実施しつつ、計画には盛り込んでいなかった現有装置による模型実験を実施することにより、シミュレーションの妥当性評価を行うこととする。
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